(57)【要約】【課題】角速度や加速度等の互いに異なる複数の慣性力を検出したり、複数の検出軸の慣性力を検出したりでき、各種電子機器の小型化を図れる慣性力センサを提供することを目的としている。【解決手段】慣性力を検出する検出素子１を備え、この検出素子１は、４つの駆動用アーム２と、この駆動用アーム２の一方の端部を支持する支持部４と、この支持部４に連結するとともに実装基板に固定する２つの固定用アーム６とを有し、一方の固定用アーム６は一方の２つの駆動用アーム２の間に配置し、他方の固定用アーム６は他方の２つの駆動用アーム２の間に配置した構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性力を検出する検出素子を備え、
前記検出素子は、４つの駆動用アームと、前記駆動用アームの一方の端部を支持する支持部と、前記支持部に連結するとともに実装基板に固定する２つの固定用アームとを有し、一方の固定用アームは一方の２つの前記駆動用アームの間に配置し、他方の固定用アームは他方の２つの前記駆動用アームの間に配置した慣性力センサ。
【請求項２】
２つの前記固定用アームを略同一直線上に配置した請求項１記載の慣性力センサ。
【請求項３】
前記駆動用アームを駆動振動させ、前記固定用アームの歪を検知して角速度を検出する請求項１記載の慣性力センサ。
【請求項４】
前記固定用アームの歪を検知して加速度を検出する請求項１記載の慣性力センサ。
【請求項５】
前記駆動用アームの他方の端部は連結アームを介して連結した請求項１記載の慣性力センサ。
【請求項６】
前記駆動用アームの他方の端部に錘部を連結した請求項１記載の慣性力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、自動車、ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等、各種電子機器に用いる慣性力を検出する慣性力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の慣性力センサについて説明する。
【０００３】
従来、角速度や加速度等の慣性力を検出する慣性力センサを用いる場合は、角速度を検出するには専用の角速度センサを用い、加速度を検出するには専用の加速度センサを用いていた。また、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対して、複数の検出軸の角速度や加速度を検出する場合は、検出軸の数に対応するように、複数の角速度センサや加速度センサを用いていた。
【０００４】
したがって、各種電子機器において、角速度と加速度とを複合して検出したり、複数の検出軸に対して角速度や加速度を検出したりする場合は、複数の角速度センサと加速度センサを各種電子機器の実装基板に各々実装していた。
【０００５】
一般に、角速度センサは、音さ形状やＨ形状やＴ形状等、各種の形状の検出素子を振動させて、コリオリ力の発生に伴う検出素子の歪を電気的に検知して角速度を検出するものであり、加速度センサは、錘部を有し、加速度に伴う錘部の可動を、可動前と比較検知して加速度を検出するものである。
【０００６】
このような角速度センサや加速度センサ等の複数の慣性力センサを、検出したい慣性力や検出軸に対応させて、車両等の移動体の姿勢制御装置やナビゲーション装置等に用いている。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１および特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開２００１−２０８５４６号公報
【特許文献２】特開２００１−７４７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記構成では、各種電子機器の慣性力を検出するにあたって、検出したい慣性力や検出軸に対応させて、角速度センサや加速度センサ等の複数の慣性力センサを各種電子機器の実装基板に実装するので、複数の慣性力センサを実装するための実装面積を確保する必要があり、各種電子機器の小型化を図れないという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決し、複数の慣性力センサを実装するための実装面積を確保する必要がなく、角速度や加速度等の互いに異なる複数の慣性力を検出したり、複数の検出軸の慣性力を検出したりでき、各種電子機器の小型化を図れる慣性力センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、特に、検出素子は、４つの駆動用アームと、前記駆動用アームの一方の端部を支持する支持部と、前記支持部に連結するとともに実装基板に固定する２つの固定用アームとを有し、一方の固定用アームは一方の２つの前記駆動用アームの間に配置し、他方の固定用アームは他方の２つの前記駆動用アームの間に配置した構成である。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成により、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対して、４つの駆動用アームを互いに異なるＸＹ軸方向に配置し、固定用アームをＹ軸方向に配置した場合、角速度については、例えば、駆動用アームをＸ軸方向に駆動振動させれば、Ｚ軸回りの角速度に起因した歪は固定用アームのＸ軸方向に発生させることができ、Ｙ軸回りの角速度に起因した歪は駆動用アームのＺ軸方向に発生させることができ、この歪を検知すれば検出できる。
【００１２】
加速度については、例えば、Ｘ軸方向の加速度に起因した歪は固定用アームのＸ軸方向に発生させることができ、この歪を検知すれば検出できる。
【００１３】
よって、互いに異なる複数の慣性力を検出したり、複数の検出軸の慣性力を検出したりできるので、実装面積を低減して小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における慣性力センサの検出素子の斜視図である。
【００１５】
図１において、本発明の一実施の形態における慣性力センサは、慣性力を検出する検出素子１と処理回路（図示せず）とを備えている。この検出素子１は、４つの駆動用アーム２と、この駆動用アーム２の一方の端部を支持する支持部４と、この支持部４に連結するとともに実装基板（図示せず）に固定する２つの固定用アーム６とを有し、一方の固定用アーム６は一方の２つの駆動用アーム２の間に配置し、他方の固定用アーム６は他方の２つの駆動用アーム２の間に配置した構成である。
【００１６】
また、この検出素子１は、２つの固定用アーム６を略同一直線上に配置しており、互いに直交したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸において、４つの駆動アーム２を互いに異なるＸＹ軸方向に配置し、固定用アーム６をＹ軸方向に配置している。
【００１７】
さらに、検出素子１はシリコン基板から一体成形されており、このシリコン基板上に、駆動振動させるアームには駆動電極を配置し、歪を検知させるアームには検知電極を配置している。この検出素子では、駆動用アーム２を駆動振動させ、固定用アーム６で歪を検知している。
【００１８】
駆動電極および検知電極は、例えば、シリコン基板上にＰｔの下部電極を高周波スパッタにて形成し、この下部電極の上部に高周波スパッタにてＰＺＴ圧電体を形成し、さらに、上部にＡｕ蒸着で上部電極を形成することによって形成すればよい。
【００１９】
下部電極と上部電極にシリコンが共振する共振周波数の交流電圧を印加すると駆動電極が配置されたアームは駆動振動し、また、角速度や加速度に起因してアームが歪めば、歪んだアームに配置された検知電極から歪に応じた電圧が出力される。この出力電圧に基づき、処理回路で角速度および加速度を検出できる。
【００２０】
上記構成により、角速度については、例えば、図２に示すように、駆動用アーム２をＸ軸方向に駆動振動（実線の矢印と点線の矢印を交互に繰り返す）させれば、Ｚ軸回りの角速度に起因した歪は固定用アーム６のＸ軸方向に発生させることができ（コリオリ力が駆動振動に対応して駆動用アーム２のＹ軸方向に発生するため）、Ｙ軸回りの角速度に起因した歪は固定用アーム６のＺ軸方向に発生させることができ（コリオリ力が駆動振動に対応して駆動用アーム２のＺ軸方向に発生するため）、この歪を検知することにより検出が可能である。
【００２１】
加速度については、例えば、Ｘ軸方向の加速度に起因した歪は固定用アーム６に発生させることができ（駆動用アーム２の自重が固定用アーム６に加わるため）、この歪を検知することにより検出が可能である。
【００２２】
よって、互いに異なる複数の慣性力を検出したり、複数の検出軸の慣性力を検出したりでき、実装面積を低減して小型化を図ることができる。
【００２３】
なお、駆動用アーム２の両端部に錘部を連結した場合、加速度の検出をより向上させることができるとともに、駆動振動における振幅が大きくなり角速度の感度が向上し加速度の検出をより向上させることができる。
【００２４】
また、図３に示すように、駆動用アーム２の他方の端部は連結アーム８を介して連結させてもよい。図３では、２つの連結アーム８を設けており、固定用アーム６は連結アーム８と平行に設けている。この場合、角速度については、駆動用アーム２をＸ軸方向に駆動振動（実線の矢印と点線の矢印を交互に繰り返す）させれば、Ｚ軸回りの角速度に起因した歪は連結アーム８のＹ軸方向（実線の矢印と点線の矢印を交互に繰り返す）に発生させることができ（コリオリ力が駆動振動に対応して駆動用アーム２のＹ軸方向に発生するため）、Ｙ軸回りの角速度に起因した歪は固定用アーム６のＺ軸方向に発生させることができ（コリオリ力が駆動振動に対応して駆動用アーム２のＺ軸方向に発生するため）、この歪を検知することにより検出が可能である。
【００２５】
加速度については、例えば、Ｙ軸方向の加速度に起因した歪は固定用アーム６のＹ軸方向に発生させることができ（駆動用アーム２の自重が固定用アーム６に加わるため）、この歪を検知することにより検出が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る慣性力センサは、複数の慣性力を検出したり、複数の検出軸の慣性力を検出したりでき、各種電子機器に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態における慣性力センサの検出素子の斜視図
【図２】同慣性力センサの検出素子の動作状態図
【図３】他の慣性力センサの検出素子の動作状態図
【符号の説明】
【００２８】
１  検出素子
２  駆動用アーム
４  支持部
６  固定用アーム
８  連結アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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